ГАЗОВЫЙ РЕДУКТОР Российский патент 2006 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к области автоматического регулирования, а именно к устройствам регулирования давления газа, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известен газовый редуктор, содержащий корпус с крышкой, регулирующий винт с кнопкой, мембрану с нажимным диском, пружину, установленную с возможностью взаимодействия одним своим кольцом с кнопкой винта, а другим концом - с нажимным диском мембраны, жестко связанную с корпусом втулку с седлом и передаточным шпинделем, один конец которого установлен с опорой на мембрану, поршень с уплотнительным элементом и пружиной, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с другим концом передаточного шпинделя [1].

Редуктор достаточно сложен в конструктивном исполнении, имеет большие габариты и вес, кроме того, у него нестабилен коэффициент неравномерности и отсутствует возможность повышения расхода газа через редуктор ввиду отсутствия в составе последнего необходимых для этого технических средств.

Известен газовый редуктор, содержащий корпус с седлом и крышкой, смонтированные в корпусе настроечную часть, состоящую из настроечного винта с пружиной, мембраны и толкателей, и редуцирующий клапан, включающий полый корпус, в котором установлены уплотнитель и поршень с пружиной. Повышение постоянства выходного давления газового потока, а следовательно коэффициента неравномерности, и уменьшение габаритов и веса редуктора достигнуты тем, что в уплотнителе редуцирующего клапана выполнена уравновешивающая камера, ограниченная поршнем и имеющая диаметр, равный диаметру седла [2]. По совокупности существенных признаков редуктор наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа.

Редуктор имеет более высокие технические и эксплуатационные характеристики по сравнению с устройством по [1], вместе с тем, в нем также отсутствует возможность повышения расхода газа при сохранении стабильности коэффициента неравномерности, ввиду отсутствия в составе редуктора необходимых для этого технических средств. При этом исключение трения, обусловленного наличием уплотнителя поршня в узле редуцирующего клапана, также способствовало бы стабилизации коэффициента неравномерности при эксплуатации редуктора.

Задача изобретения состоит в создании малогабаритного газового редуктора, повышение расхода газа через который происходило бы без ухудшения коэффициента неравномерности.

Задача решается тем, что в газовом редукторе, содержащем корпус с седлом и крышкой, смонтированные в корпусе настроечную часть, включающую настроечный винт с пружиной, мембрану с толкателем, и редуцирующий клапан, включающий полый корпус со сквозным каналом, уплотнением и пружиной, уравновешивающую камеру, сообщенную с полостью рабочего давления корпуса при помощи указанного сквозного канала, согласно изобретению уравновешивающая камера образована в корпусе, а редуцирующий клапан установлен в камере с кольцевым зазором относительно ее стенки, при этом камера снабжена управляющим клапаном, в качестве пружины которого использована пружина редуцирующего клапана.

Целесообразно уравновешивающую камеру выполнить в жестко и герметично связанной с корпусом заглушке.

Целесообразно редуцирующий клапан выполнить с кольцевым элементом из упругого материала, размещенным в ответной канавке на наружной поверхности полого корпуса.

Целесообразно кольцевой элемент редуцирующего клапан выполнить из фторопласта.

Целесообразно уплотнение редуцирующего клапана выполнить сферообразной формы с двухступенчатым сквозным каналом, в ступени большего диаметра которого разместить конец толкателя мембраны, а в ступени меньшего диаметра - конец управляющего клапана.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в повышении расхода газа через редуктор при одновременном сохранении величины коэффициента неравномерности в процессе эксплуатации, что обусловлено выполнением уравновешивающей камеры непосредственно в корпусе редуктора (или в жестко и герметично связанной с корпусом заглушке), размещением в указанной камере редуцирующего и управляющего клапанов и поджатием управляющего клапана пружиной редуцирующего клапана к толкателю мембраны. При этом габариты редуктора практически сохранены как у редуктора по [2].

Другие преимущества заявляемого изобретения будут видны из описания и чертежа, где изображен общий вид газового редуктора, продольный разрез.

Газовый редуктор содержит корпус 1 с седлом 2 и крышкой 3, смонтированные в корпусе настроечную часть, включающую настроечный винт 4, пружину 5, мембрану 6 с опорной тарелью 7, с которой жестко связан толкатель 8, и редуцирующий клапан, включающий полый корпус 9 с уплотнением 10 сферообразной формы, снабженным двухступенчатым расходным каналом 11, в ступени большего диаметра которого размещен конец толкателя 8, и кольцевым элементом 12 из упругого материала, например фторопласта, размещенным в ответной канавке 13 на наружной поверхности полого корпуса 9, который установлен в уравновешивающей камере 14 с кольцевым зазором относительно ее стенки, предназначенным для пневматической связи камеры с полостью 15 высокого давления корпуса 1. Камера 14 может быть выполнена в жестко и герметично связанной с корпусом 1 заглушке 16, как это показано на чертеже, и имеет управляющий клапан 17, один конец которого установлен в ступени меньшего диаметра расходного канала 11 напротив толкателя 8, а другой конец установлен в посадочном отверстии 18 заглушки, при этом оба клапана под воздействием пружины 19 редуцирующего клапана подпружинены в направлении седла 2 и толкателя 8. В исходном состоянии, показанном на чертеже, винт 4 вывернут, пружина 5 не нагружена, пружина 19 поджимает редуцирующий клапан уплотнением 10 к седлу 2, а управляющий клапан 17 - на перекрытие расходного канала 11 в уплотнении 10. При подаче газа по входному штуцеру 20 он поступит в полость 15 высокого давления и связанную с ней уравновешивающую камеру 14 до выравнивания с давлением в баллоне. Проход газа в полость 21 рабочего давления исключен.

Газовый редуктор работает следующим образом. В режиме расхода газа вращением настроечного винта 4 нагружают пружину 5, которая через мембрану 6 перемещает толкатель 8 совместно с управляющим клапаном 17 в нижнее (по чертежу) положение с образованием зазора между уплотнением 10 и клапаном 17, при этом уравновешивающая камера 14 через расходный канал 11 сообщается с полостью 21 рабочего давления, и газ из камеры 14 поступает в полость 21, а давление газа в камере 14 начинает понижаться, вследствие чего сила, действующая на редуцирующий клапан от давления газа со стороны полости 15, будет превышать силу, действующую на редуцирующий клапан со стороны камеры 14, и последний начнет перемещаться в сторону управляющего клапана 17. При этом между седлом 2 и уплотнением 10 редуцирующего клапана образуется зазор, через который происходит дополнительное истечение газа из полости 15 высокого давления в полость 21 рабочего давления, которая каналом 22 связана с подмембранной полостью 23. Давление газа в полости 21 и связанной с ней полостью 23 растет до тех пор, пока сила, действующая на мембрану 6 от давления газа, не уравновесится с силой, действующей на мембрану 6 со стороны пружины 5. В результате мембрана 6, толкатель 8 и клапан 17 займут положение, при котором обеспечивается расход газа при постоянном давлении. Редуцирующий клапан занимает положение, при котором отток газа из уравновешивающей камеры 14 в полость 21 рабочего давления через канал 11 выравнивается с притоком газа из полости 15 высокого давления в уравновешивающую камеру 14 через зазор между кольцевым элементом 12 и стенкой камеры. При прекращении отбора газа давление в полостях 21 и 23 начинает расти, при этом пружина 5 сжимается, и мембрана 6, толкатель 8, клапан 17 под действием пружины 19 перемещаются в сторону закрывания клапана 17, который в свою очередь толкает редуцирующий клапан к седлу 2, происходит прекращение расхода газа. В результате давление в полости 15 и уравновешивающей камерой 14 выравнивается, что приводит к дополнительному поджатию редуцирующего клапана к седлу 2 из-за имеющейся разности давлений между уравновешивающей камерой 14 и полостью 21 рабочего давления.

Опытный образец редуктора успешно выдержал испытания в системе подачи кислорода из баллона при производстве сварочных работ.

Источники информации

1. Л.П.Шебеко, Д.З.Амигуд. Лабораторные работы по технологии и оборудованию газопламенной обработки металлов, М., Машиностроение, 1968, с.38-41, рис.22.

2. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №6034, кл. F 16 К 17/00, опубл. 16.02.98, Бюл. №2 - прототип.

Сущность: газовый редуктор содержит корпус 1 с седлом 2 и крышкой 3, настроечную часть, включающую настроечный винт 4, пружину 5, мембрану 6 с опорной тарелью 7 и толкателем 8, редуцирующий клапан, состоящий из полого корпуса 9 со сквозным каналом и уплотнением 10, уравновешивающую камеру 14, сообщенную с полостью 21 рабочего давления корпуса 1 и снабженную управляющим клапаном 17. Уравновешивающая камера 14 может быть выполнена в корпусе 1 либо в его заглушке 16, при этом редуцирующий клапан установлен в камере с кольцевым зазором относительно стенки последней. Камера снабжена управляющим клапаном, в качестве пружины которого использована пружина редуцирующего клапана. Технический результат изобретения заключается в том, что при малых габаритах и весе редуктора обеспечивается низкий коэффициент неравномерности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газовый редуктор, содержащий корпус с седлом и крышкой, смонтированные в корпусе настроечную часть, включающую настроечный винт с пружиной, мембрану с толкателем и редуцирующий клапан, включающий полый корпус со сквозным каналом, уплотнением и пружиной, уравновешивающую камеру, сообщенную с полостью рабочего давления корпуса при помощи указанного сквозного канала, отличающийся тем, что уравновешивающая камера образована в корпусе, а редуцирующий клапан установлен в камере с кольцевым зазором относительно ее стенки, при этом камера снабжена управляющим клапаном, в качестве пружины которого использована пружина редуцирующего клапана.2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что уравновешивающая камера выполнена в жестко и герметично связанной с корпусом заглушке.3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что редуцирующий клапан выполнен с кольцевым элементом из упругого материала, размещенным в ответной канавке на наружной поверхности полого корпуса.4. Редуктор по п.3, отличающийся тем, что кольцевой элемент редуцирующего клапана выполнен из фторопласта.5. Редуктор по п.3, отличающийся тем, что уплотнение редуцирующего клапана выполнено сферообразной формы с двухступенчатым сквозным каналом, в ступени большего диаметра которого размещен конец толкателя мембраны, а в ступени меньшего диаметра - конец управляющего клапана.